考虑综合性约束的软件无线电应用部署算法

针对当前软件无线电（Software Defined Radio,SDR）应用部署决策系统的应用模型在功率消耗方面考虑的不足,以及现有应用部署算法在处理器数目较大时复杂度高的问题,提出了更为完善的系统模型,并在该模型的基础上提出参数可调整的加窗算法。仿真结果表明,同现有系统模型相比,提出的模型能够保证服务质量,可将系统功耗降低约5%,同时提出的算法兼顾复杂度和性能,可通过调整参数,适当降低复杂度并获得用户可容忍的性能。     

FPGA动态局部重配置在软件无线电中的应用

论文简单概述了Xilinx现场可编程门阵列(FPGA)动态局部重配置的技术特点以及在现代软件无线电(SDR)中的应用.并以一个工程示例着重介绍了在某波形处理模块上采用飞思卡尔处理与FPGA内部微处理器配合的方案对FPGA进行局部功能动态配置的工程实现.     

基于FPGA的数字下变频SDR-PHS系统的设计及实现

软件无线电SDR(Software Defined Radio)技术改变了传统的硬件无线电平台,是一种具有弹性的软件无线电平台,它支持不同的无线通信标准和系统的要求。而现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array)由于其可灵活编程的特点,其处理能力、逻辑资源规模的不断增强,在需要灵活配制的SDR设计中承担着越来越重要的角色。本文从软件无线电的设计思想出发,描述一种应用于个人手持式电话系统PHS(Personal Handyphone System)中基于FPGA的数字下变频SDR处理方案的设计分析及其实现过程,阐述基于硬限幅和RSSI幅度信息恢复的低成本SDR实现方法。仿真试验结果验证了该方法的有效性和可靠性。     

基于软件通信体系结构的波形实现及其研究

介绍了SDR电台的开放系统结构——软件通信体系结构，在依据SCA3.0开发的开放环境基础上，完整实现了特定应用的FM3TR波形；从SDR电台的实时性、软件实现的角度，对FM3TR波形传送数据与话音两种情况进行了测试。结果表明，基于SCA开发的SDR电台，有着良好的互操作性及软件的可移植性，并能够满足诸如话音通信等实时性要求不高的业务需求。     

分布式空时编码的半定松弛非相干检测算法

针对译码转发（DF）协议下分布式空时编码（DSTBC）的多中继协作系统,提出了基于半定松弛（SDR）算法的协作系统非相干检测方案。将协作系统的非相干检测转化为布尔二次方程（BQP）形式,采用SDR算法,把NP难的BQP问题转换为多项式时间复杂度的半定规划问题。进一步结合SDR算法的特点,提出了一种中继加入信道信息估计的协作方案。与相干检测相比,SDR非相干检测虽然存在一定的性能损失,但目的节点无需任何信道信息,降低了系统的复杂度;提出的协作方案进一步降低了中继节点对源到中继间信道信息的要求。另外,比较了不同接收天线数目对系统检测性能的影响。     

基于FPGA的图像增强处理系统的设计与实现

FPGA（现场可编程门阵列）可以灵活地实现并行、实时处理图像数据。正是利用这一特点,提出了一种基于FPGA的SOPC（片上可编程系统）,该SOPC完成图像增强处理。本文阐述了图像对比度增强算法原理,提出了系统设计思路,并分析了该系统的结构及功能实现,说明了系统实现过程,最后,给出了测试结果,并和软件处理的结果进行了对比。证明该方案的正确性与应用的可行性。     

基于System Generator的帧同步设计与实现

通过对帧同步系统的设计,主要包括巴克码识别器和帧同步保护的设计,大大减小了假同步和漏同步概率,从而提高了帧同步系统的性能;重点阐述采用Xilinx公司推出的快速可编程门阵列(FPGA)开发环境System Generator系统设计工具进行帧同步设计与实现的方法,并在Lyrtech SFF SDR DP(Lyrtech小型软件无线电开发平台)上进行硬件协同仿真与验证,同时给出了相应的仿真波形;仿真结果在软件无线电技术及应用方面有着重要的理论研究价值.在开发设计上可大幅度地缩短开发周期,节约成本,有着巨大的社会效益和经济效益.     

FPGA及动态可重构技术在软件无线电中的应用

介绍了将现场可编程门阵列(FPGA)专用硬件处理器集成到软件通信体系结构(SCA)中的机制,实现了动态部分可重构技术在软件无线电(SDR)硬件平台中的应用,有效地缩短系统开发周期,提高了硬件资源的利用率.     

SCA波形组件的可视化装配与部署

针对软件通信结构(SCA)规范中XML配置文件在可视化表示波形组件描述和波形应用装配与部署方面的不足,提出SCA波形组件的可视化装配与部署,为SCA兼容系统的架构设计者和系统开发者提供了一种图形化的装配逻辑和部署关系表示方式,减少了系统设计和开发过程中可能出现的错误。并对SCA规范中的组件间端口连接方式进行了归纳和总结,给出在不同应用场景下选择端口连接方式的原则,介绍了一种基于Eclipse体系框架的SCA波形集成开发环境。     

一种通用SDR平台的设计与实现

针对传统软件无线电(SDR)平台的通用性差、面积大、离散化等问题,提出了使用Kintex7 FPGA与双通道射频收发器AD9371搭建一种通用且具有航天应用潜质的SDR平台。本平台与传统平台相比具有较高的适配性,使用嵌入在FPGA中的MicroBlaze、NiosII等软核处理器,通过C语言即可完成相关参数的配置,极大提高了平台对软件和操作系统的兼容性。同时严格遵守PCB设计规则,使平台性能达到最优。通过增益数据对比分析,证明本平台在功耗没有提升的情况下,发射功率明显优于官方评估板,同时极大地提高了工作效率,在无人机、电子战和军用通信等方面都有巨大的应用前景。     

Dynamic partial reconfiguration enchanced with security system for reduced area and low power consumption

Field-programmable gate arrays (FPGAs) have travelled far from just being utilized as glue logic to an entire system solution. This is mostly due to their generalized re-configurable nature, lower non-recurring engineering (NRE) expense, and also fast time to market. Owing to the reconfigurable nature of FPGA, a new field called reconfigurable computing that can change the circuit configuration after hardware production came into existence. Application of re-configurable computing for self-adaptive hardware allows hardware to get adapt to various environmental conditions and different needs by swapping or loading disparate computational modules. This work proposes an effectual design methodology (enhanced DPR security system (EDPRSS)) utilized to execute high performance FPGA device in respect of low power consumption along with security for the area reduction. In the proposed technique, hash code generation (HCG) and encryption hardware accelerators can well be dynamically produced on FPGA utilizing partial re-configuration as stated by the application requisites. The system is competent to swap in or swap out the equivalent hardware accelerator during run time, which in turn diminishes the power and area. Here, 2 re-configurable partitions are produced for encryption and also HCG algorithm. Experiential outcomes proved that the proposed technique proffers better performance when contrasted to the other conventional systems.     

基于SCA的SHP组件动态部署方案

在软件通信体系结构(SCA)中,调制解调级硬件抽象层(MHAL)规范不支持专用硬件处理器(SHP)中组件的动态部署。为此,提出一种基于SCA的SHP组件动态部署方案。介绍MHAL通信机制,设计硬件装配描述文件和硬件组件描述文件,在此基础上实现动态部署。分析结果表明,该方案能实现波形开发和部署阶段软件与硬件的分离,增强SCA对SHP的兼容性。     

信号实时采集系统的最佳并行线程数的研究

为解决多核环境下,信号采集系统的数据处理实时性问题,提高波形数据采集和数据显示速度,提出使用裸线程构建数据采集模块和数据处理模块的最佳线程分配数量的最优线程分配算法,其目的在于合理分配线程给各个模块,达到系统的最佳性能。该算法基于生产者-消费者模式、操作系统多线程时间片轮转调度策略,根据各模块的工作量酌情调节线程比例,使应用程序达到最高加速比。实验表明,在双核环境下,该最佳线程数算法计算出最佳线程组合,使采集波形数据和数据显示合理并行化,相对于其他的线程组合分配方式完成程序花费的时间更少,提高了系统加速比、运算性能以及实时性。通过最优线程分配算法,提供了最优的线程数量分配方案,提高并行程序执行效率,减少了不必要的线程开销,提高了波形信号采集实时性。     

SCA硬件抽象层接口设计

随着软件通信体系结构的广泛研究和应用,为在包含特定硬件单元的SCA硬件平台上实现不同计算单元上组件间管理的统一性和通信的标准化,提高波形应用在不同的硬件平台上的可移植性和重用性,软件通信体系结构引入了硬件抽象层的概念.该文以通用处理器和DSP为例,描述硬件抽象层的功能及其在通用处理器GPP和DSP上的API实现.     

FPGA上基于Hausdorff距离的图像匹配并行算法设计与实现

基于Hausdorff距离的图像匹配算法鲁棒性较好,但计算代价较大,软件实现方案很难满足实时性要求。为了解决这个问题,本文在基于局部Hausdorff距离的图像匹配算法基础上提出了一种鲁棒而实时的FPGA实现方案。为了充分有效利用FPGA的硬件资源,首先对传统串行算法进行并行性分析,提出了一个并行算法;然后以此为基础设计了一种三段式粗粒度流水体系结构,并将其映射到FPGA上进行实现。实验结果表明,该系统在性能上优于其它相关工作,与PC(Pentium42.8GHz)上的软件实现方案相比可以达到接近50倍的加速比。     

CORBA技术在SCA系统中的应用

无线通讯技术不断发展,采用软件来实现通讯功能是必然的趋势,而软件定义无线电(SDR)技术将会成为通讯领域中的一个新热点.研究了软件定义无线电SDR技术及其相关体系结构规范SCA,探讨了CORBA技术在SCA系统中的应用及开发过程,总结出实现软件定义无线电系统所需的相关技术,并在此基础上予以软件无线电系统的设计和实现.     

两段式虚拟网络功能硬件加速资源部署机制

设计硬件加速机制,解决软件定义网络/网络功能虚拟化（SDN/NFV）架构中虚拟网络功能（VNF）的性能受限问题,成为当前的研究热点。在引入VNF硬件加速资源后,如何实现对加速资源的统一管理和部署,是亟待解决的问题。为此,首先提出了基于服务器端加速卡和OpenFlow交换机的VNF加速资源的统一管理架构;在此基础上,对加速资源部署问题进行建模,通过分析VNF加速资源对服务链映射的影响,提出了VNF加速资源部署策略的评价指标;最后,设计了两段式的加速资源部署算法求解该问题。实验结果表明,与只考虑节点单一属性的部署算法（SARD）和均匀部署算法（UARD）相比,所提机制能够优化部署加速资源,加速资源承载的流量和加速资源的利用率分别提升41.4%和14.5%。     

Remote dynamic partial reconfiguration: A threat to Internet-of-Things and embedded security applications

The advent of the Internet of Things has motivated the use of Field Programmable Gate Array (FPGA) devices with Dynamic Partial Reconfiguration (DPR) capabilities for dynamic non-invasive modifications to circuits implemented on the FPGA. In particular, the ability to perform DPR over the network is essential in the context of a growing number of Internet of Things (IoT)-based and embedded security applications. However, the use of remote DPR brings with it a number of security threats that could lead to potentially catastrophic consequences in practical scenarios. In this paper, we demonstrate four examples where the remote DPR capability of the FPGA may be exploited by an adversary to launch Hardware Trojan Horse (HTH) attacks on commonly used security applications. We substantiate the threat by demonstrating remotely-launched attacks on Xilinx FPGA-based hardware implementations of a cryptographic algorithm, a true random number generator, and two processor based security applications - namely, a software implementation of a cryptographic algorithm and a cash dispensing scheme. The attacks are launched by on-the-fly transfer of malicious FPGA configuration bitstreams over an Ethernet connection to perform DPR and leak sensitive information. Finally, we comment on plausible countermeasures to prevent such attacks.     

一种用于软件通信体系结构的构件模型

软件通信体系结构(SoftwareCommunicationsArchitecture,简称SCA)已被软件无线电(SoftwareDefinedRadio,简称SDR)论坛采纳为嵌入式系统的标准通信软件结构。SCA提供了一种支持通信软件和硬件可移植、可配置、可扩充和可重用的软件平台,但作为构件框架时仍显不足,主要是缺乏明确的构件模型。在研究CORBA构件模型(CORBAComponentModel,简称CCM)基础上,提出了适用于SCA的轻量级(Lightweight,简称Lw)CORBA构件模型———LwCCM。     

基于先验知识的自适应检测波形设计

研究了基于先验知识的认知雷达自适应检测波形设计问题,推导了发射波形对于检测性能影响的闭式解并提出了一种基于交替投影法的波形优化算法。算法根据所推导出的检测概率与发射波形、接收机滤波器之间关系的闭式表达式,通过联合优化发射波形和接收机滤波器,达到提高接收机的检测概率和降低信号相关杂波负面影响的目的。分析仿真结果可知,所设计波形的检测性能优于传统的恒包络LFM波形。当采用多组初始波形进行迭代优化时,检测概率趋向于相同值,这表明该算法的收敛性良好。